Давление сжиженных газов – Справочник химика 21
Предел прочности стали изменяется в зависимости от температуры (рис, 77). С изменением температуры увеличивается внутреннее давление сжиженного газа (см. кривые 4, 5, рис. 77). При определенной температуре создадутся критические условия, т. е. давление в резервуаре окажется выше допустимого для предела прочности стали, что повлечет за собой потерю прочности и разрыв стенки. [c.144]Давление сжиженных газов в баллонах [c.239]
Давление сжиженных газов в баллонах………. [c.278]
Три повышении температуры давление сжатого газа на стенки баллона резко возрастает. Особенно возрастает давление сжиженных газов, так как газ переходит из жидкого состояния в газообразное. Поэтому категорически запрещается устанавливать баллоны вблизи источников тепла. [c.18]
С повышением температуры давление сжиженного газа, полностью заполняющего баллон, может достигать величин, значительно превышающих давление, на которое рассчитан баллон.
Р”г — большая заданная величина абсолютного давления сжиженного газа, кгс/см, [c.34]
Избыточное давление. Сжиженные газы при обычных для данной местности температурах находятся под некоторым избыточным давлением. С изменением температуры сжиженного газа изменяется и давление с повышением температуры давление в емкостях увеличивается, с уменьшением температуры давление понижается. При увеличении температуры сжиженного газа давление в сосудах может достигать больших значений. Например, при повышении температуры сжиженного газа, находящегося в заполненном сосуде, на 1 °С давление его повышается на 7—10 ат. При понижении температуры продукта давление понижается, и в резервуаре может образоваться незначительный вакуум. Сжиженные газы при внезапном выходе в атмосферу из трубопровода или сосуда охлаждаются до отрицательной температуры. [c.66]
Аэрозольное распыление производится под давлением сжиженных газов (пропеллентов), заключенных вместе с лакокрасочным материалом в баллончик из жести, алюминия или стекла. Емкость баллончика 0,5—1 л, давление 80—250 кн/м (0,8— [c.8]
При заполнении баллонов сжиженными газами оставляют свободный объем, составляющий примерно 10% от всего объема баллона, так как с повышение.м температуры давление сжиженного газа, полностью заполняющего баллон, может значительно превысить допустимое. [c.184]
Важнейшим технологическим требованием при этом является поддержание такого давления в трубопроводе, которое обеспечивало бы предотвращение кипения в нем перекачиваемых сжиженных газов (чтобы давление не упало ниже их давления насыщенных паров при данных температурах). Несоблюдение этого требования может вызвать образование в трубопроводе паровых пробок. Минимальное значение давления сжиженных газов в трубопроводе принимается обычно на 0,6-
Пробы сжиженного газа следует отбирать в пробоотборники, рассчитанные на максимальное давление сжиженного газа в емкости. [c.64]
Дифференциальный клапан, установленный на трубопроводе после счетчика, предназначен для предотвращения кипения и превращения в пар сжиженного газа в счетчике. Работа дифференциального клапана основана на разности давлений сжиженного газа и насыщенных паров. Пар поступает в дифференциальный клапан сверху, создавая давление над мембраной, равное упругости насыщенных паров. Сжиженный газ поступает из счетчика в клапан, в полость под мембраной. При этом давление под мембраной окажется больше, чем над ней, и дифференциальный клапан будет открыт. Жидкий газ, измеренный счетчиком, поступает через трубопровод в заполненный резервуар. При поступлении под мембрану пара дифференциальный клапан закрывается и предотвращает проход пара в заполняемый резервуар. Дифференциальный клапан состоит из корпуса 1 (рис. 4.24, г) с двумя патрубками, крышки 5, диафрагмы 2 и двух дисков б, соединенных между собой винтом 7 и гайкой 5, пружины 4, прижимающей клапан 8 к седлу 9. [c.195]
Установка отключающих устройств на вводах газопроводов низкого давления сжиженных газов должна, как правило, предусматриваться снаружи здания. [c.498]
Для снижения давления сжиженного газа, поступающего из баллонов, устанавливаемых на кухне, в настоящее время применяют регуляторы типа Балтика (табл. 4.2). Последние имеют 2 ступени редуцирования, что повышает точность регулирования. [c.125]
Техническая характеристика баллонных регуляторов давления сжиженного газа представлена в табл. 85, а устройство и конструктивные особенности — на рис. 137—140. [c.241]
Слесари, за которыми закреплены резервуарные установки, обязаны по графикам проверять состояние газового оборудования, уровень и давление сжиженного газа в резервуарах.
Баллоны хранят в вертикальном положении в специальных стойках, где их прочно закрепляют хомутами. Таким же образом закрепляют баллоны на рабочем месте. Баллоны для работы, как правило, устанавливают вне помещения лаборатории. Это делается из соображений безопасности при повышении температуры давление сжатого газа на стенки баллона резко возрастает. Особенно увеличивается давление сжиженных газов, так как они переходят из жидкого в газообразное состояние. [c.16]
С повышением температуры давление сжиженного газа, полностью заполняющего трубопровод, может достигать величин, значительно превышающих его расчетное давление, и привести к аварии. В качестве примера приведем расчет давления в трубопроводе, заполненном жидким хлором, при повышении температуры от О до 30 °С [c.163]
Какая связь существует между температурой и давлением сжижения газа [c.45]
На чисто газовых месторождениях, если пластовый флюид состоит, главным образом, из метана, производство товарного продукта — природного газа — сводится к подготовке его к дальнему транспорту и осуществляется на традиционных УКПГ. Но на газоконденсатных месторождениях в соответствии с новой концепцией должно
www.chem21.info
Основные свойства сжиженного газа.
Основные свойства сжиженного газа.
09.11.2017
Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы жидкость – пар, вследствие возникновения давления насыщенного пара…
|
|
|
Рис. 1. Зависимость давления насыщенных паров пропана и бутана от температуры |
Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы жидкость – пар, вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне.
В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.
Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно. В качестве примера рассмотрим рис. 1. Давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0 °С и 0,17 МПа при 15 °С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно.
Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии.
Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.
Поэтому никогда не заполняйте баллон сжиженным газом полностью, Обязательно оставляйте паровую подушку, объем которой равен 10% от полной емкости баллона.
Эти два газа (пропан и бутан) различаются между собой температурой кипения, при которой они переходят из жидкого в газообразное состояние. Пропан перестает переходить в газ и остается в жидком состоянии при температуре -43 °С, для бутана эта температура равна 0° С.
|
|
|
Рис. 2. Зависимость давления насыщенных паров смеси пропана и бутана от температуры |
В условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном нефтяном газе – смеси пропана и бутана, – предназначенном для использования в качестве автомобильного топлива, должен преобладать пропан для лучшей газификации смеси.
На газозаправочные станции, поступает сжиженный нефтяной газ двух марок: летний ГТБА – пропан-бутан автомобильный с содержанием 50 + 10% пропана, остальное бутан и зимний ПА – пропан автомобильный с содержанием 90 + 10% пропана. Изменение давления насыщенных паров Р смеси пропана и бутана в зависимости от температуры в баллоне показано на рис. 2.
Теплота сгорания газа несколько больше, чем у бензина. Однако с увеличением количества подаваемого в двигатель воздуха теплота сгорания несколько уменьшается.
Если мощность двигателя, работающего на бензине, принять за 100%, то мощность двигателя, работающего на газе, будет примерно равна 90%, что приводит к снижению максимальной скорости примерно на 4%, но не надо забывать об экономии денежных средств. Мировое соотношение цены бензина к газу – 10:6.
Снижение мощности двигателя происходит по причине более низкой, чем у бензина, теплоты сгорания газа (см. табл.2). И в результате происходит неполное наполнение цилиндров двигателя газо-воздушной смесью. Иногда ранней установкой угла опережения зажигания до ВМТ на 3 – 5° этот недостаток пытаются устранить. В условиях эксплуатации большой разницы при движении автомобиля на газе или на бензине не ощущается.
Давление – сжиженный газ – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Давление – сжиженный газ
Cтраница 2
Применение для создания давления различных сжиженных газов можно рассмотреть в зависимости от природы топлива и растворимости в нем газа; помимо данных, приведенных выше в связи с ракетой V-2, рока в этой области еще ничего не сделано. Жидкая углекислота применялась в огнеметах, причем было показано, что при использовании СО2 для подачи жидкостей под давлением 35 кг / см2 на каждый куб. [16]
Аэрозольное распыление производится под давлением сжиженных газов ( нропеллентов), заключенных вместе с лакокрасочным материалом в баллончик из жести, алюминия или стекла. Про-пеллент должен быть разбавителем лакокрасочного материала и не вызывать коагуляции пленкообразующего. [17]
Для двигателя с внешним смесеобразованием давление сжиженного газа на входе в газосмесительное устройство должно быть снижено от величины давления газа в баллоне до атмосферного. Поскольку процесс снижения давления может происходить только при использовании парообразного состояния газа, перед редуктором устанавливают испаритель газа. Для испарения газа может быть использовано тепло жидкости системы охлаждения двигателя, тепло отработавших газов или электрический подогрев. [18]
При использовании подогревателя для повышения давления сжиженных газов в автоцистернах и резервуарах пары через вентиль подают в паровое пространство резервуара, поддерживая в нем необходимое давление. Отбор подогретого сжиженного газа к установке для наполнения баллонов производится через вентиль. [19]
Редуктор РДГ-6 предназначен для понижения давления сжиженного газа пропан-бутан при расходовании его из баллонов. [20]
РД-1 конструкции ВНИИавтоген или другой регулятор давления сжиженных газов, например типа РДГ-6 киевского завода Газаппарат или типа РДК Московского завода газового оборудования. [21]
Насосы ожиженных газов предназначены для подачи под давлением сжиженных газов с целью их транспортировки или газификации. Насосы жидкого кислорода [35, 36] и аргона [37] широко применяют в современных воздухоразделительных установках. [22]
Для получения достаточно высокой тешюироизнодительности нагревателя при давлении подаваемого сжиженного газа 0 35 кГ / смг подачу газа к основной горелке необходимо регулировать соответствующими поворотами рукоятки газового клапана. Этот клапан очень чувствителен, поэтому следует принимать меры к тому, чтобы пламя, подаваемое к основной горелке от вспомогательной, никогда не погасло, в противном случае требуется вторично регулировать газовым клапаном подачу газа к основной горелке. Как показала практика, 55 % из всех случаев снижения производительности нагревателя происходит по этой причине. [23]
В результате расчетов получены графические зависимости температуры и давления сжиженного газа в наполняемом баллоне от времени. Как видно из графика ( рис. 7.17), с увеличением температуры сжиженного газа в напорном коллекторе растет время наполнения баллона. Так, при давлении 1 25 МПа и увеличении температуры газа от 273 до 323 К время наполнения баллона возрастает в 2 – 3 раза. Разработанная программа расчета процесса наполнения сосудов сжиженными газами с различными начальными параметрами позволяет выбрать оптимальные конструктивные размеры наполнительных устройств, рассчитать технологические операции на ГНС по времени и разработать соответствующие технологические карты. [24]
Ударное давление Руд определяется так же, как и давление сжиженного газа, перевозимого в железнодорожных цистернах. [25]
В газовое оборудование включен указатель давления 12, показывающий давление сжиженного газа в первой ступени редуктора. По указателю 12 наблюдают за работой газового редуктора и при необходимости регулируют редуктор. [27]
При ГПР индивидуальных балонных установок сжиженного газа, проверяют давление сжиженного газа перед аппаратами при всех работающих горелках аппаратов и после прекращения подачи газа ко всем горелкам. Если давление газа не укладывается в пределы 200 – 360 мм вод. ст., то регулятор подвергают регулировке или замене. [28]
При непрерывном отборе паров из хранилища все время изменяются в нем состав и давление сжиженного газа. В такой системе невозможно полностью испарить всю жидкость. В емкости остается смесь, обогащенная высококипящими компонентами. Производительность системы зависит от испарительной поверхности емкостей и их числа и в значительной степени от внешних атмосферных условий. [29]
Электрический подогреватель типа ПСГЭ-04 предназначен для поддержания в опорожняемых наземных резервуарах и автоцистернах давления сжиженного газа 0 3 – 0 7 МПа для обеспечения стабильной работы технологической схемы слива и налива сжиженного газа в зимних условиях, а также для предварительного подогрева сжиженного газа перед заполнением баллонов с целью создания в баллоне избыточного давления, необходимого для проверки вентилей ( клапанов) и резьбовых соединений на герметичность. Подогреватель может использоваться на ГНП при температурах окружающего воздуха не ниже 243 К. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Давление – сжиженный газ – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Давление – сжиженный газ
Cтраница 1
Давление сжиженного газа, находящегося в емкостях, воспринимается железобетонной крепью с кольцевой рабочей арматурой, работающей совместно с массивом окружающих пород. Крепь является наиболее ответственным элементом конструкции емкостей, в связи с чем к ней предъявляется ряд требований. Так, крепь должна воспринимать горное давление, внутреннее давление сжиженного газа и не допускать его утечек в окружающие породы. Затраты металла при сооружении вертикальных емкостей с железобетонной крепью складываются из расхода арматурной и листовой стали. При этом расход металла во многом зависит от того, насколько полно метод расчета прочности емкостей учитывает механические свойства материалов крепи и упругий отпор пород. [1]
Давление сжиженных газов в сетях и у газовых приборов обычно выше, чем при других газовых топливах, вследствие чего вероятность и размеры утечек могут быть несколько большими. У потребителей газа, снабжающихся из резервуаров или баллонов, всегда есть более или менее значительный запас сжиженного газа, что создает повышенную пожарную опасность. Небольшое повышение температуры в резервуарах и баллонах со сжиженным газом вызывает заметное повышение давления в них, что может создать опасность разрушения емкостей. Давление в емкостях сжиженного газа весьма значительно разнится для различных углеводородов и сильно меняется при изменении температуры. [2]
Обычно давление сжиженного газа для горелок с частичной ин-жекцией первичного воздуха принимается равным 300 кГ / мг. [4]
По давлению сжиженного газа в баллоне нельзя судить о его количестве, которое может быть определено только взвешиванием. Давление сжиженного газа ( упругость паров) в баллоне зависит только от температуры и состава газа. [5]
По давлению сжиженного газа в баллоне нельзя судить о его количестве, оно может быть определено только взвешиванием. [6]
Для снижения давления сжиженного газа, поступающего из баллонов, устанавливаемых непосредственно на кухне, широко применяют регуляторы давления типа Балтика ( рис. 2.2), имеющие две ступени редуцирования, что повышает точность регулирования. [8]
Для снижения давления сжиженного газа в качестве рампового может служить редуктор РДРП-16-05 пропускной способностью до 50 м3 / ч конструкции Электростальского завода тяжелого машиностроения ( ЭЗТМ) или редуктор ДПР-1-64 пропускной способностью до 25 м3 / ч конструкции ВНИИавтогенмаша. [9]
Для снижения давления сжиженного газа, получаемого из баллонов, применяются регуляторы низкого давления РДГ-6, которые присоединяются к баллону накидной гайкой, имеющей левую резьбу. [11]
С повышением температуры давление сжиженного газа, полностью заполняющего баллон, может достигать величин, значительно превышающих давление, на которое рассчитан баллон. [13]
С повышением температуры давление сжиженного газа, полностью заполняющего трубопровод, может достигать величин, значительно превышающих его расчетное давление, и привести к аварии. [14]
С повышением температуры давление сжиженного газа, полностью заполняющего баллон, может достигать величин, значительно превышающих давление, на которое рассчитан баллон. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Сжиженный природный газ (LNG) как автомобильное топливо
Сжиженный природный газ (СПГ) (англ. Liquefied Natural Gas) – это природный газ, охлажденный до температуры сжижения. СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, которая не токсична и не вызывает коррозии. Кроме того, это не самовозгорающийся газ, что выгодно отличает его в плане безопасности. В жидком состоянии газ занимает гораздо меньший объем. Одинаковое количество СПГ и природного газа отличаются по объему в 600 раз. Чтобы наглядно представить себе это различие, сравните надувной пляжный мяч и шарик для пинг-понга.
Энергетический рынок огромен и добыча природного газа увеличивается с каждым годом. Поэтому роль СПГ, наряду со сжатым природным газом, газоконденсатными жидкостями (NGL) и GTL (газ в жидкость) в обозримом будущем будет возрастать.
Содержание статьи
Получение и хранение сжиженного природного газа
Сжижение природного газа – не новая технология, ей уже более ста лет. Она была запатентована в США в 1914 году, а через три года был построен первый завод. С тех пор производство СПГ прочно вошло в нефтегазовый сектор, однако повышенный интерес к нему стал проявляться только в последние годы в связи с ростом экологических требований к источникам энергии.
СПГ производят путем охлаждения природного газа, состоящего в основном из метана, до точки сжижения -162° по Цельсию. В процессе сжижения от газа отделяются и отфильтровываются кислород, сера, азот, двуокись углерода и вода. Поэтому полученный продукт отличается высокой чистотой. После сжижения газ транспортируется в жидком состоянии и в пункте назначения может быть опять восстановлен в газообразную фазу на специальных СПГ терминалах (регазификация).
В настоящее время существует несколько промышленных технологий сжижения природного газа, в основе которых лежит один из двух способов: каскадный процесс или процесс Линде (разновидностью его является процесс Клода).
В каскадном процессе газ, сжижающийся при более высокой температуре, используется в жидком виде для охлаждения и сжижения второго газа, находящегося под избыточным давлением, температура сжижения которого ниже. Второй сжиженный газ, в свою очередь, используется в третьем каскаде для охлаждения и сжижения еще более трудно конденсируемого газа и т.д. Для сжижения природного газа достаточны три цикла с использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана.
Процесс Линде основан на эффекте Джоуля-Томсона. Предварительно охлажденный и находящийся под давлением газ пропускается через теплоизолированный трубопровод, в котором имеется сужение (дроссель) или пористая перегородка. За дросселем газ расширяется, в результате чего происходит его дальнейшее охлаждение. После нескольких таких циклов газ достигает температуры сжижения.
Хранится сжиженный природный газ при давлении от 3 до 10 бар в емкостях с вакуумной изоляцией. Температура хранения варьируется в зависимости от состава газа и давления. При атмосферном давлении температура СПГ не должна превышать -162° C.
Сжиженный природный газ как автомобильное топливо
Одним из главных преимуществ СПГ является снижение выбросов СО2 и других парниковых газов (до 30% по сравнению с бензином и дизтопливом). Это делает его весьма востребованным в контексте общей тенденции к более экологичным энергетическим решениям. Применение СПГ также позволяет укладываться в строгие современные нормы выбросов, чего не удается достичь с другими видами топлив.
Сжиженный природный газ (как и сжатый газ) существенно снижает коррозию и износ частей двигателя по сравнению с бензином. Это связано с тем, что газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндра при холодном пуске. Дизельные моторы, работающие на природном газе, зачастую проходят свыше 800 000 км без капремонта.
Молекула метана обладает высокой стойкостью, поэтому октановое число природного газа составляет от 105 до 120 единиц, что является причиной его высокой антидетонационной стойкости. Выбросы двигателей, работающих на газе, чище, с меньшим содержанием углерода и твердых частиц (сажи).Объемная плотность энергии СПГ примерно в 2,4 раза выше, чем у сжатого природного газа. Плотность энергии сжиженного природного газа сравнима с пропаном и этанолом, но составляет лишь 60% плотности энергии дизтоплива, и 70% бензина.
Широкому коммерческому использованию СПГ препятствует более высокая стоимость производства и необходимость хранения в дорогостоящих криогенных резервуарах. Однако с учетом истощения запасов нефти, повышения экологических требований, газификация автомобильного транспорта, особенно тяжелых грузовиков и автобусов будет возрастать.
Устройство топливной системы автомобиля на СПГ
Устройство системы Westport HPDI 2.0В качестве примера рассмотрим топливную систему HPDI 2.0 (High Pressure Direct Injection) канадской компании Westport – ведущего производителя оборудования для сжиженного природного газа. Система HPDI 2.0 заменяет приблизительно 95% дизельного топлива природным газом. Технология Westport HPDI является единственной, которая максимально использует природный газ, сохраняя при этом мощность, крутящий момент, КПД и топливную эффективность, достигаемые при работе на дизтопливе. При этом значительно сокращаются эксплуатационные расходы, так как природный газ намного дешевле. Установка HPDI 2.0 не требует никакой переделки основных компонентов стандартного дизельного мотора. Ее также можно легко приспособить для работы на сжатом природном газе.
Устройство системы Westport HPDI 2.0Основой топливной системы двигателя является инновационная форсунка с двойной концентрической иглой, разработанная в сотрудничестве с Delphi. Она позволяет впрыскивать под высоким давлением в камеру сгорания небольшое количество дизельного топлива и большие объемы природного газа. Природный газ подается в конце такта сжатия. Однако для его воспламенения при давлении, которое обеспечивает обычный дизельный двигатель, требуется более высокая температура. Поэтому для облегчения воспламенения в цилиндр предварительно впрыскивается небольшое количество дизельного топлива с последующим основным впрыском природного газа. Горящее дизтопливо мгновенно поджигает горячие продукты сгорания в цилиндре, а те, в свою очередь, впрыскиваемую следом порцию природного газа.
Сжиженный природный газ хранится в специальном баке, в котором смонтирован оригинальный криогенный насос. Из бака газ подается в испаритель, использующий тепло охлаждающей жидкости двигателя. На выходе из испарителя газ имеет температуру около 40° C при давлении 30 МПа. Далее газ фильтруется и направляется в модуль топливоподготовки, а затем подается к форсункам.
avtonov.info
Сжижение природного газа: сжиженный метан
Природные газы в большом количестве содержат метан (до 98%), который при средних давлениях и низких температурах может быть превращен в жидкость – так называемый сжиженный метан. Метан также в значительных количествах (до 97%) содержится в попутном нефтяном газе. После выделения из последнего тяжелых углеводородов он также может быть превращен в сжиженный метан.
Главное преимущество сжиженного метана состоит в том, что каждый кубометр его при атмосферном давлении и температуре –161,45°С занимает в 600 раз меньший объем, чем в газообразном виде. Кроме того, запасы сжиженного газа можно создать в любом пункте независимо от геологических условий. Транспорт сжиженного газа позволяет осуществить широкую международную торговлю газом путем морских поставок его в танкерах. Ниже приведены некоторые свойства чистого сжиженного метана.
| Свойства сжиженного метана | |
| Показатель | Значение |
| Молекулярный вес | 16,04 |
| Относительный удельный вес | 0,555 |
| Критическая температура | –82,5°С |
| Критическое давление | 45,8 кг/см2 |
| Точка кипения при атмосферном давлении | –161,5°С |
| Плотность сжиженного газа (жидкая фаза при температуре точки кипения) | 415 г/л |
| Плотность газовой фазы: | |
| при температуре точки кипения | 1,8 г/л |
| при 0°C | 0,045 г/л |
| Теплота испарения | 122-138 кал/г |
| Теплосодержание | 73,27 ккал/г |
После выделения из попутного нефтяного газа высших углеводородов (пропан + высшие) он может направляться на установку снижения для получения сжиженного метана. Процессы получения сжиженного метана из природного газа и из отбензиненного попутного нефтяного газа одинаковы.
Значение теоретически минимальной работы является функцией только первоначального состояния газа и конечного состояния жидкости и не зависит от вида применяемого процесса.
Формула для определения теоретически минимальной работы имеет следующий вид:
Wr = T0 · ΔS – ΔH, где
Wr– минимальная (или обратимая) работа;
T0 – температура окружающей среды, в которую может быть отведено тепло;
ΔS – уменьшение энтропии при переходе газа от начального до конечного состояния;
ΔH – уменьшение энтальпии при переходе газа от начального состояния до конечного.
Вычисленная по этой формуле теоретически минимальная работа, которая требуется для превращения чистого метана, находящегося под давлением 34 кг/см2 и при температуре 38°С, в жидкость при атмосферном давлении и температуре –161,5°С, составляет 117 квт·ч/100 м3 сжиженного газа.
Действительные затраты работы будут находиться в пределах 285÷632 квт·ч/100 м3 сжиженного газа и зависят главным образом от цикла, используемого для сжижения. Считают, что величина 285 квт·ч/100 м3 сжиженного газа близка к экономически минимальному значению.
Ряд патентов в США по сжижению, хранению и транспортировке газа в сжиженном состоянии известны еще с 1914 года. А первые попытки промышленного использования процессов сжижения относятся к 1941 году.
Способы сжижения природного газа
- Классический каскадный цикл с последовательным использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана путем последовательного снижения их температуры кипения.
- Цикл с двойным хладагентом – смесью этана и метана.
- Расширительные циклы сжижения.
- Новый способ «объединенный» автохолодильный каскадный цикл (ARC), в котором производится ступенчатая конденсация углеводородов с использованием их в качестве хладагентов в последующей ступени охлаждения при циркуляции неконденсирующегося азота.
Преимущество этого нового способа, испытываемого на опытной установке в Нанте (Франция) мощностью 28,3 тыс.м3/сутки, заключается в том, что отсутствует стадия получения и хранения хладагентов, и они извлекаются непосредственно в процессе сжиженияе природного газа. Процесс требует меньших капитальных затрат в сравнении с обычным каскадным циклом, так как необходима только одна машина для циркуляции хладагентов и меньшее число теплообменников.
Каскадная схема, в которой раздельно используются три хладоагента с последовательно снижающейся температурой кипения, требует больших капитальных, но меньших эксплуатационных затрат. Эта схема была последовательно усовершенствована; в настоящее время чаще применяется смесь хладоагентов; новая схема называется самоохлаждающей, так как часть хладоагента – этан и пропан – получаются из сжижаемого природного газа. Капитальные затраты при этом несколько ниже. В большинстве случаев в каскадных схемах используются поршневые компрессоры, сравнительно дорогостоящие как по капитальным, так и по эксплуатационным затратам.
Расширительные схемы представляют существенный интерес, так как в них могут использоваться центробежные, более экономичные, машины, но расширительные циклы требуют затрат энергии на 20-30% больших, чем каскадные. Охлаждение достигается изоэнтропийным расширением метана в турбодетандере. Поток газа, предварительно очищенного от воды, углекислого газа и других загрязнений, сжижается под давлением за счет теплообмена с холодным расширенным газовым потоком. Для получения одной части жидкости необходимо подвергнуть сжатию и расширению примерно 10 частей газа.
Интересная модификация расширительной схемы может быть получена при подаче потребителю газа значительно более низкого давления, чем в питающем трубопроводе. Тогда за счет расширения поступающего из трубопровода газа можно получить дополнительное количество СПГ в количестве около 10% подаваемого газа. При этом экономятся капитальные затраты на компрессоры и эксплуатационные расходы на их обслуживание.
Источник: «Производство и использование сжиженных газов за рубежом (Обзор зарубежной литературы)» (Москва, ВНИИОЭНГ, 1974)
lngas.ru
Сжиженный газ — ТеплоВики – энциклопедия отопления
Материал из ТеплоВики – энциклопедия отоплении
Макет цистерны для транспортировки сжиженного газа по железной дороге Транспортировка сжиженного газа автомобилемСжиженный природный газ (СПГ) – отделенный от природного газа, сжиженный при охлаждении или под давлением для облегчения хранения или транспортировки. Газ обращается в жидкость при температуре окружающей среды ниже 20 градусов и/или при давлении выше 100 кПа. Состоит в основном из тяжелых газов пропана и бутана.
Производство сжиженного газа
Сжиженный природный газ
Сжиженный природный газ или сокращенно СПГ, как принято называть его в энергетической отрасли (англ. соотв. Liquefied Natural Gas, сокр. LNG) представляет собой обыкновенный природный газ, охлажденный до температуры –162°С (так называемая температура сжижения) для хранения и транспортировки в жидком виде. Хранится сжиженный газ в изотермических резервуарах при температуре кипения, которая поддерживается вследствие испарения СПГ. Данный способ хранения СПГ связан с тем, что для метана, основной составляющей СПГ, критическая температура –83°С, что гораздо ниже температуры окружающей среды, и не предоставляет возможным хранить сжиженный природный газ в резервуарах высокого давления (для справки: критическая температура для этана составляет +32°С, для пропана +97°С). Для использования СПГ подвергается испарению до исходного состояния без присутствия воздуха. При регазификации (возвращении газа в исходное парообразное состояние) из одного кубометра сжиженного газа образуется около 600 кубометров обычного природного газа.
Температура сжиженного газа
Чрезвычайно низкая температура СПГ делает его криогенной жидкостью. Как правило, вещества, температура которых составляет –100°С (–48°F) или еще ниже, считаются криогенными и требуют специальных технологий для обработки. Для сравнения, самая низкая зарегистрированная температура на Земле составляет –89,2°С (Антарктика), а в населенном пункте –77,8°С (поселок Оймякон, Якутия). Криогенная температура сжиженного природного газа означает, что контакт с СПГ может вызвать изменение свойств контактирующих материалов, которые впоследствии станут ломкими и потеряют свою прочность и функциональность. Поэтому в отрасли СПГ используют специальные материалы и технологии.
Химический состав СПГ
Сырая нефть и природный газ являются ископаемыми видами топлива, известными как «углеводороды», потому что содержат химические комбинации атомов углерода и водорода. Химический состав природного газа зависит от места добычи газа и его обработки.
Сжиженный природный газ представляет собой смесь
Метан является самым главным компонентом, обычно, хотя и не всегда, более чем на 85% по объему.
Плотность сжиженного газа
Поскольку СПГ представляет собой некую смесь, плотность сжиженного природного газа изменяется незначительно с ее фактическим составом. Плотность сжиженного природного газа, как правило, находится в диапазоне 430–470 кг/м3, а его объем составляет примерно 1/600 объема газа в атмосферных условиях. Это делает его примерно на треть легче, чем воздух.
Другим следствием этих фактов является то, что СПГ имеет меньшую плотность, чем вода, что позволяет ему находиться на поверхности в случае разлива и вернуться к парообразному состоянию достаточно быстро.
Другие свойства СПГ
Сжиженный природный газ не имеет запаха, бесцветный, не вызывает коррозии, не горюч и не токсичен. СПГ хранится и транспортируется при сверхнизких температурах при атмосферном давлении (отсутствие высоких давлений). При воздействии на окружающую среду СПГ быстро испаряется, не оставляя следов на воде или почве.
В своей жидкой форме сжиженный природный газ не имеет способность взрываться или воспламеняться. При испарении природный газ может воспламениться в случае контакта с источником горения, и если концентрация испарений в воздухе будет составлять от 5 до 15 %. Если концентрация паров газа менее 5 процентов, то для начала возгорания испарений недостаточно, а если более 15 процентов, то в окружающей среде будет нехватка кислорода.
Сжиженный нефтяной газ
Судно для транспортировки сжиженного газаСжиженный нефтяной газ, (СНГ, по-английски – Liquified Petroleum Gas, LPG) – это смесь двух газов. В обиходе ее называют кратко: пропан. Пропан-бутан получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). В топливной смеси бутан выступает как топливо, а пропан создаёт давление. Газовая смесь пропан-бутан в 2 раза тяжелее воздуха. По сути, газ не имеет запаха, поэтому в его состав добавляется специальное пахучее вещество (одорант) – этил-меркоптал. Антидетационное октановое число у газовой смеси пропан-бутан составляет 110 единиц – в этом её преимущество перед бензином, максимальное октановое число у которого – 98 единиц.
Для потребителей пропан-бутан является отличным топливом в местах, где не подведен природный газ (метан).
Свойства сжиженного нефтяного газа
Процентное соотношение пропана и бутана в смеси регулируется государством и зависит от климатических условий. Например, в зимний период количество пропана должно быть не менее 70-80 % , тогда как летом – всего 40%.
Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, является образование (при наличии свободной поверхности над жидкой фазой) двухфазной системы «жидкость-пар». Система «жидкость-пар» образуется вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.
Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объёмах, что очень важно.
Рассмотрим пример: давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0°С и 0,17 МПа при 15°С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.
Применение
После доставки потребителю сжиженный газ используется в качестве энергоносителя для тех же целей, что и обычный природный газ. Основные области применения СПГ это производство тепла и электричества, использование в качестве топлива для машин и оборудования и в бытовых нуждах. Ниже представлен более широкий список:
- Газификация коммунальных и промышленных объектов, удаленных от магистральных или распределительных трубопроводов;
- Создание топливного резерва у потребителя для покрытия нагрузок в пиковый период;
- Применение сжиженного газа на различных видах транспорта в качестве моторного топлива;
- Получение тепловой и электроэнергии, а также промышленного холода;
- Сжиженный газ как сырье для использования в химической промышленности;
Следует отметить, что вышеуказанные области применения сжиженного газа могут совмещаться между собой. Так, доставляемый судами-газовозами на регазификационный терминал сжиженного газа может быть использован для поставки его на удаленные объекты в качестве топлива для транспорта и создания резерва топлива на период больших нагрузок в магистральных и газораспределительных сетях.
На мировых рынках широкое использование сжиженного природного газа прежде всего обусловлено тем, что, по ценам, сжиженного газа либо находится в одной ценовой категории с жидкими видами топлива (углеводородными), либо дешевле их. Вдобавок к этому, топливо СПГ более экологически чистое.
Использование СПГ в качестве энергоносителя решает следующие задачи:
- Газификация удаленных объектов
- Сокращение издержек, связанных с газификацией, вследствие отказа от разработки, сооружения и обслуживания некоторой части объектов газоснабжения (межпоселковых распределительных газопроводов, газопроводов-отводов)
- Снижение количества выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду при замене, например, каменного угля или мазута природным газом
- Снижение затрат на энергоносители
- Комплексное получение тепловой и электроэнергии;
В настоящее время организация производства и внедрение технологий с использованием сжиженного газа в энергетической отрасли имеет важное перспективное значение.
Сжиженный газ — экологический вид топлива
Использование сжиженного газа для двигателя автомобиляИмея хорошие энергетические характеристики и высокое октановое число, сжиженный газ используется не для одной лишь газификации населенных пунктов и объектов промышленности, но и как моторное топливо на различных видах транспорта.
Физико-химические, энергетические и экологические свойства природного газа делают его довольно перспективным видом топлива, использование которого может дать ощутимый положительный эффект в некоторых вопросах. Экологическая безопасность и топливная экономичность двигателей, работающих на природном газе, снижение износа деталей газового двигателя, уменьшение расхода масла — вот характерные особенности.
Применение сжиженного газа на транспорте преследует следующие цели:
- Экономию денежных средств на покупку топлива, так как цена эквивалентного количества сжиженного газа ниже, чем бензина или дизельного топлива
- Обеспечение в перспективе устойчивого топливоснабжения (учитывая динамику изменения объемов нефтегазодобычи, сравнительный анализ запасов нефти и газа, прогнозы истощения месторождений).
См.также
Литература
Источники
ru.teplowiki.org